空载湿式离合器临界碰摩转速影响机理分析

定义空载湿式离合器摩擦片/钢片的周期无量纲轴向位移范围λ,根据其值确定湿式离合器的临界碰摩转速。通过分析润滑油温度、供油流量、摩擦副间隙与特征量λ变化趋势的关系,得到工况参数对湿式离合器临界碰摩转速的影响规律。从力学角度出发,分析流场刚度和阻尼的变化规律,探寻摩擦片/钢片三自由度运动的影响因素,在此基础上提出流场临界刚度和临界阻尼的概念,揭示湿式离合器工况参数对其临界碰摩转速的影响机理,并进行了试验验证。研究结果表明:润滑油温度升高或摩擦副间隙增大会导致流场中的交叉刚度系数和交叉阻尼系数变大,湿式离合器的临界碰摩转速降低;供油流量增大会导致流场中的交叉刚度系数和交叉阻尼系数减小,湿式离合器的临界碰摩转速升高。

基于流固热多场耦合的高速旋转唇形密封性能研究

针对一种橡胶材料高速旋转唇形密封,结合其自身结构及应用工况,通过方程离散化计算等方法,建立定量分析密封系统密封性能的数值仿真模型。基于所建立的模型对密封实际服役状态下界面流体力学、宏观固体力学、表面粗糙峰微观接触力学、唇口摩擦生热等多物理过程之间的耦合关系进行分析,借助实验验证并完善数值仿真模型的准确性。通过所建立的数值仿真分析模型研究油封唇口接触压力分布、唇口温度、摩擦力矩及泄漏率等衡量密封性能的关键参数随转速的变化规律。结果表明:在高转速条件下考虑摩擦生热时油封径向力减小,接触宽度增加,摩擦力矩减小,说明摩擦热对油封密封性能产生较大影响。

大启动转矩调速型磁力耦合器特性分析

为有效提高调速型磁力耦合器的启动能力,对磁力耦合器的最大启动转矩提升问题进行研究,分析了调速型磁力耦合器的磁路结构,研究了增强气隙磁场的方法;使用三维有限元软件对比解析铜盘开聚磁槽对磁力耦合器启动转矩的影响,并探讨由聚磁槽导致气隙磁场不均匀分布所产生的齿槽转矩;采用不同方法对齿槽转矩进行抑制,分析齿槽数、齿槽形状、齿槽宽度对磁力耦合器运行特性的影响规律。研究结果表明:聚磁槽可有效提高调速型磁力耦合器的启动能力;级槽数之间的最小公倍数对齿槽转矩抑制有明显效果,同时斜槽可在提高磁力耦合器启动转矩的同时维持其额定性能;齿宽则需要综合考虑实际需求后进行选取。

无人艇轴系万向节运动学特性分析

针对采用万向节传动装置的无人艇推进系统,建立十字轴万向节运动学模型,分析轴线夹角对万向节运动学特性的影响,在此基础上,研究十字轴对万向节附加弯矩的影响规律;其次,建立双十字轴万向节简化当量模型,研究万向节弯-扭振动对主动轴支承处y和z方向转速以及从动轴输出转速的影响。结果表明:轴线夹角调节过程中,万向节从动轴角速度、角加速度以及附加弯矩随转角变化曲线呈正弦波动规律,而且其响应随轴线夹角的增大而增强;整体上万向节弯振对主动轴支承z方向转速响应要高于y方向,而扭振对万向节输出转速的影响受扭转刚度的影响,适当减小扭转刚度可有效降低转速的波动。

空间展开臂关节真空−热−力耦合试验方法研究

针对空间展开臂关节热真空环境下展收性能验证的需求,提出一种适用于展开臂关节的真空−热−力耦合的试验方法,即通过热真空试验系统完成真空、冷黑和太阳辐射环境的模拟,通过外部定量惯量盘施加负载。对该方法开展试验验证的结果表明:试验过程中罐体真空度、温度及控温精度均满足试验要求;高低温环境下展开臂关节工作电流呈随机状波动,波动范围均处于设计安全范围内;试验前后展开臂关节启动力矩、关节最高转速以及指向精度无明显变化,且精度优于0.001°。该方法可为后续展开臂关节真空−热−力耦合试验提供技术保障。

胶带输送机智能化节能运行研究

为解决当前综采工作面多电机胶带输送机在实际生产中由于负载不均匀导致功率不平衡及电能浪费的问题,在对胶带输送机结构以及功率不平衡原因分析的基础上,根据电机连接方式的不同提出了不同控制策略,并对功率平衡控制策略的功率平衡控制效果及节能效果进行仿真分析,表明均得到理想结果。

混合动力汽车动力集成传动机构的设计与分析

基于行星轮系元件与动力部件匹配的动力学分析,设计了一种转速耦合、转矩耦合能自由切换的动力集成传动机构。分析了该机构工作模式,确定了其行星轮系特征参数,求得了该机构输出转速和转矩与输入转速和转矩的关系。利用Matlab和Cruise软件进行了性能联合仿真,结果表明装有该机构的混合动力汽车具有较好的动力性和能量经济性。

刮板输送机系统机电耦合模型及仿真分析

根据刮板输送机机械系统与控制系统之间的耦合关系,推导出刮板输送机的非线性状态空间机电耦合方程,采用MATLAB/Simulink模块建立刮板输送机的仿真模型,对刮板输送机系统的机电耦合动力学问题进行仿真和研究;采用等效变化载荷质量分析刮板输送机在空载启动、平稳运行、载荷突增以及卡链工况下的刮板链速度、电磁转矩的特性曲线,得到了启动时两链轮的转角曲线。结果表明,驱动链轮与从动链轮启动时转角差约为85°,从动链轮启动旋转较驱动链轮滞后约0.8s。研究结果为研究刮板输送机不同工况、载荷下的转矩、速度变化以及计算链轮张紧度提供了理论和数值依据。

可调速异步盘式磁力联轴器性能参数计算

提出一种具有新型结构的可调速异步盘式磁力联轴器,其从动盘导体采用深槽齿形结构,通过主从动盘之间的气隙长度的变化来改变磁场强度,从而实现速度的调节。该联轴器可应用在一些大转矩、大振动的机械装备中以避免振动,或实现电机在负载时的软启动。对该磁力联轴器结构与主磁路特点进行了分析,对一台9对极16槽的深槽式异步磁力联轴器进行三维静态、瞬态有限元模拟分析,获得了该磁力联轴器的磁场分布、电流分布情况;并对其转矩、功率损耗以及轴向力等性能参数进行计算,得出它们在瞬态情况下随时间变化的曲线。

单变频器驱动速度耦合两并联异步电机控制策略

在两异步电机加权矢量模型的基础上,推导出两速度耦合异步电机并联时加权励磁电流和转矩电流方程。分析两电机转矩差的相关因素,提出一种新型单变频器驱动两速度耦合电机并联控制策略。控制策略采用滞环控制调节励磁电流实现了两电机转矩差正确控制;通过实时计算权重的加权矢量控制可抑制转矩差,并且实现两电机黏着力的有效主动控制;通过调节给定速度避免了励磁电流为最小时两电机可能出现负转矩,引起电机系统震荡的问题。单变频器驱动的两速度耦合并联电机转矩差加权控制策略在多电机实验平台上得到了验证。

轴径向气隙混合磁路多边耦合电机的弱磁控制

在电机轴向引入励磁线圈,使电机主磁场的磁通可调.控制轴向线圈电流的大小和方向,可以实现增磁控制和弱磁控制,可控制电枢绕组电流全部为转矩电流,从而简化了电枢绕组电流的控制.给出了电机的结构,通过解析和仿真分析了增磁和弱磁控制的方案,并进行了相应的实验.理论分析和实验结果表明,增磁控制使得电机具有低速大转矩特性,弱磁控制使得电机高速接近恒功率的特性,能够满足电动车驱动等宽调速范围应用的需要.

双端驱动刮板输送机机电耦合模型及动力学仿真分析

为分析和推导出刮板输送机机电系统之间的耦合关系及数学模型,根据双端驱动刮板输送机机电系统的复杂特性,通过MATLAB/Simulink模块建立双端驱动刮板输送机的机电耦合仿真模型,针对不同工况下双端驱动刮板输送机机电系统的动力学问题进行仿真分析,得到刮板输送机在空载启动、平稳运行、载荷突增以及卡链工况下的刮板链速度、电磁转矩的特性曲线。结果表明,不同载荷工况下的刮板链速度和电磁转矩差异显著,试验测试结果与仿真结果基本一致,为研究双端驱动刮板输送机不同工况及载荷下的电磁转矩、速度变化提供重要的理论和数值依据。

PHEV双耦合动力系统的设计及分析

基于对插电式混合动力汽车(PHEV)的两种耦合(转矩耦合或转速耦合)方式的结构和运动特性的分析,提出了一种转速耦合与转矩耦合交替工作的动力耦合系统,并根据行星齿轮机构的转速特性的分析计算了系统的结构设计参数。在MATLAB/Simulink平台上对该系统进行了联合仿真,结果表明:其动力性指标满足设计要求,而且与其他单一耦合系统相比,在动力性能指标相同的情况下,能有效减小动力部件的尺寸和质量。

低速大转矩永磁电机的转子散热问题

对一台低速大转矩永磁电机进行有限元温升计算,并在保证电机性能参数基本不变的情况下对电机进行改进设计,缩短了铁心长度,提高了转矩密度,节省了材料。但改进后电机的转子和永磁体温度过高,易使永磁体退磁。结合fluent流固耦合计算方法,首先理论分析影响对流换热强弱的因素,然后研究加装散热风刺的不同尺寸对永磁体散热效果的影响规律,以及开设转子轴向、径向通风道对永磁体散热效果和温升分布的影响。最后进行样机试验,与理论分析结果进行对比,验证了所提转子散热方法的有效性及计算的准确性。该方法对低速大扭矩永磁电机的设计有借鉴意义。

基于自适应反步的DGMSCMG框架伺服系统控制方法

针对双框架磁悬浮控制力矩陀螺(DGMSCMG)内、外框架伺服系统耦合力矩及传动机构的非线性传动特性影响框架角速率精度的问题,提出一种基于自适应反步的非线性鲁棒控制器的设计方法。首先分别就双框架伺服系统耦合力矩及框架传动机构的非线性传动特性对系统稳定性和角速率精度的影响进行分析;其次利用反步理论,通过构造适当的Lyapunov函数并逐级反推得到控制律,保证参数估值的收敛性和系统的全局稳定性;最后通过仿真分析并以小型DGMSCMG系统为对象进行实验,结果表明:与电流前馈控制比较,所提出的自适应反步控制方法,既增强双框架伺服系统的扰动抑制能力,又提高框架角速率精度。

矿井带式输送机多电动机同步控制技术

矿井长距离带式输送机采用多点驱动方式时,对距离较远的驱动点之间采用多电动机同步控制,基于传统偏差耦合控制的多电动机同步控制策略在各电动机转动惯量不同时,无法满足启动过程同步要求,且稳态受扰时的同步精度不高。针对上述问题,提出了一种改进偏差耦合控制方法。在传统偏差耦合控制的基础上增加结构简单易实现的转矩补偿器,将各电动机实际转速与所有电动机平均转速的偏差送至比例控制器进行调节,再将比例控制器输出结果作为所需的转矩补偿信号;为保证多电动机传动系统安全运行,对补偿后的各电动机输出转矩进行相同的限幅。仿真和实验结果表明,带转矩补偿器的改进偏差耦合控制在不影响系统动态响应速度的情况下,实现了不同转动惯量下多电动机在启动阶段的转速同步,稳态运行时的抗扰性能好且受到扰动后的同步精度高。

基于曲面拟合调速型液力偶合器力矩特性数学模型的研究

建立调速型液力偶合器力矩特性数学模型是分析和计算机械系统动态响应的关键。提出了建立调速型液力偶合器力矩特性数学模型的原理并构建了包括工作机构在内的整个系统的原理图。根据已知的力矩特性曲线 ,分析了利用双三次曲面拟合来创建传动系统所有工况点数据的原理和方法。利用Matlab软件构造了YOTGC调速型液力偶合器力矩系数的三维数据面 ,拟合结果与原数据相一致。

液力偶合器精确控制下原始特性修正

履带车辆用的出口为常排油口的转向液力偶合器,通过试验获得的原始特性曲线在不同泵轮转速下不是独立的一条无因次曲线.通过对其原因进行理论及软件分析,对试验结果进行软件处理,得到原始特性系列化的方程,即在不同泵轮转速下对应不同的原始特性曲线方程,这样当需要对偶合器进行精确计算或控制时,可以得到扭矩系数对于转速比与泵轮转速的函数.

高速动车组在直接转矩控制下的机电耦合模型

从牵引角度对高速动车组车辆动力学性能开展多学科研究,建立牵引系统在直接转矩控制(Direct torque control)下动车组运行的机械电气耦合模型。建立动车组的车辆动力学Simpack模型和牵引传动系统的直接转矩控制Matlab/Simulink仿真模型,通过接口模块将2个系统连接起来,从而实现机械电气系统耦合,并且给出仿真算例。研究结果表明:该模型能有效地揭示动车组运行中的机械与电气特征变化情况。

强迫通风在低速大转矩永磁电机上应用分析

为了解决低速大转矩永磁电机铜损耗大、局部温升过高的问题,以一台630 kW、37.5 r/min的低速大转矩永磁同步电机为研究对象,提出一种风自循环冷却方式,并对其可行性进行了计算分析。首先建立自循环强迫通风计算结构模型和数学模型,并用有限元法确定电机各部分的损耗及生热率;基于流固耦合分析方法对通风孔尺寸进行了优化设计,得到最优通风结构尺寸参数;分析了不同入口风量变化对电机温升的影响规律,同时保证入口风量相同,分析了绕组浸漆和不浸漆状态下的温升规律。在此基础上,为了解决冷却气体分布不均匀导致电机温升分布不均的问题,对机壳与风罩之间的距离进行优化设计,总结了保证气体流动均匀性的方法,为低速大转矩永磁电机的冷却系统设计提供了参考。